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Ricerca

DAI RIFIUTI ORGANICI AL BIOCARBONE

Un’idea innovativa che diventa start up

29 novembre 2017
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di Michela Lucian
Dottoranda di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica dell’Università di Trento.

Mi sono laureata in Ingegneria dei Materiali, con indirizzo Energia, con una tesi sperimentale dal titolo “Design and modelling of a HTC plant”. Ho proseguito il percorso universitario con una borsa di studio post-laurea per poi iscrivermi al corso di dottorato. L’obiettivo della mia ricerca è la valutazione dell’efficacia del trattamento di conversione idrotermica (HydroThermal Carbonization, HTC) per produrre un buon combustibile dal rifiuto organico umido.

Durante l’HTC lo scarto viene trasformato in un materiale solido, l’idrochar, che assume l’aspetto e le caratteristiche energetiche di un biocarbone. L’idrochar può essere utilizzato in vari modi: come biocombustile (anche in forma di pellets), come substrato nutriente per le piante o come precursore per materiali avanzati, ad esempio per la produzione di carboni attivi per l’adsorbimento di inquinanti nelle acque. Tale processo viene svolto all’interno di un serbatoio chiuso, in condizioni di temperatura e pressione tali da mantenere l’acqua allo stato liquido (T=180-250 °C, P =10-40 bar). Per rendere l’idea, il processo può essere visto come una “cottura” del rifiuto in acqua, in pentola a pressione ad alta prestazione, per tempi che vanno da pochi minuti a 8 ore. Il grosso vantaggio di questa tecnologia è che può essere applicata a qualsiasi scarto organico umido (ad esempio potature e sfalci d’erba, deiezioni animali, scarti delle industrie alimentari, fanghi di depurazione etc.).

I prodotti del processo HTC sono 3: una fase solida, una liquida e una gassosa. La fase solida è rappresentata dall’idrochar, classificabile come biocombustibile, dalle caratteristiche simili a quelle della lignite fossile ma rinnovabile e sostenibile e privo inoltre dei composti inquinanti tipici dei combustibili fossili. La resa in massa in hydrochar rispetto alla biomassa secca di partenza è di circa il 60-80%. La fase liquida risultante dall’HTC può essere riciclata al processo e poi concentrata per estrarre precursori per la produzione di bioplastiche. La fase gassosa risultante dall’HTC, infine, viene prodotta in quantità trascurabili ed è costituita al 99% da CO2.

Oltre a essere un processo innovativo, l’importanza di questa tecnologia sta nel poter risolvere contemporaneamente due problematiche ambientali molto sentite e discusse, sia a livello locale che mondiale: la gestione efficiente dei rifiuti, in accordo con i concetti di “economia circolare” e “rifiuti zero” e la sempre più pressante necessità di distaccarsi dallo sfruttamento delle risorse fossili. La tecnologia è in grado di ridurre la produzione di potenziali rifiuti, valorizzandoli in una filiera concentrata e, al contempo, generando dei prodotti rinnovabili destinati a ridurre lo sfruttamento di fonti fossili. Riutilizzando la fase solida prodotta dal processo si ridurrebbero l’utilizzo di risorse fossili, sia se l’idrochar venisse utilizzato come biocombustibile, sia se l’idrochar venisse sfruttato come materiale avanzato nella produzione di carboni attivi o come substrato nutriente del terreno.

A differenza di altri processi di trattamento degli scarti organici, quali pirolisi, gassificazione o torrefazione, la tecnologia HTC consente di poter trattare direttamente lo scarto così com’è (umido), eliminando pertanto i costi di pretrattamento del rifiuto. Infine, se paragonata ad altre tecnologie di trattamento, quali la digestione anaerobica e il compostaggio, che impiegano più di 20-30 giorni per concludersi, la conversione idrotermica consente il trattamento in poche ore.

Grazie al dottorato sto continuando ad approfondire una tecnologia che ho cominciato a conoscere durante la preparazione della tesi di laurea magistrale. Insieme al team di ricerca di cui faccio parte, guidato dai professori Luca Fiori e Gianni Andreottola, effettuo sia prove di laboratorio che simulazioni mediante software di processo, strumenti necessari per valutare l’efficienza e i consumi energetici del processo di conversione idrotermica.

La nostra ricerca ci sta dando grosse soddisfazioni. Il 4 maggio scorso il nostro progetto “La bioraffineria del futuro: il processo di conversione idrotermica per la produzione di biocombustibile, adsorbenti e bioplastiche” ha vinto il premio de La Stampa “Io penso circolare” e, in quell’occasione, siamo stati premiati dal Ministro dell’Ambiente Gian Luca Galletti. Come gruppo di ricerca crediamo fortemente in questa tecnologia, tanto che da poco ci siamo costituiti come start-up innovativa CarboREM. Il nostro augurio è che la soluzione messa a punto presso i nostri laboratori si trasformi ben presto in una soluzione imprenditoriale concreta. L’obiettivo è quello di contribuire al trasferimento tecnologico di cinque anni di ricerca universitaria per sviluppare un business che ci permetta di sfruttare appieno le nostre competenze, coerentemente con il nostro percorso di studi.